作者：智AI兄弟
出版社：人民邮电出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
人工智能大冒险：青少年的AI启蒙书试读：
前言
写作背景人工智能（Artificial Intelligence，AI）是什么？人工智能在我们生活中是如何应用的？在信息化如火如荼发展的时代，这些是我们，更是青少年迫切需要了解的。本书用有趣的故事，配合形象的图解，从人工智能的基本知识点出发，用简明扼要的文字，力图为青少年朋友和想要了解人工智能的成年人开启一扇走进人工智能的大门。
希望这本书能够成为大家喜爱的人工智能科普读物。作者背景
智AI兄弟是由从事人工智能工作的研究者和工程师组成的小团队，二人均是人工智能行业的从业者，有着丰富的理论和工程经验，善于将抽象和专业的知识通过简单又形象的方式进行阐释，同时对普及人工智能知识充满热情与兴趣。
高彦杰，微软人工智能工程师，从事人工智能相关工作，对人工智能技术以及技术的分享与讲解有丰富的经验。
于子叶，中科院博士，从事机器学习算法设计与数值模型工作。参与设计灾害智能识别算法。
如果您想联系我们，或者对内容提出意见，可以通过下面的方式。
邮箱：aidamaoxiao@foxmail.com 或 863205779@qq.com本书价值及青少年为何需要学习人工智能
学习人工智能有很多理由，但是，我们认为最重要的有以下两点。
● 人工智能很有趣
每当我们打开App，我们感兴趣的内容就会扑面而来；打开对话框，就有机器人与我们进行对话；电脑也能创作艺术品……这些神奇的技术背后都有人工智能的影子，如果你充满好奇心和探索精神，你就会发现人工智能充满了乐趣。
● 人工智能是未来一种必备的生活及工作技能
人工智能是21世纪日常生活必备的技能。人工智能越来越多地应用于我们的生活，今天人类的工作也越来越多地被计算机和人工智能所取代。故事简介与知识点涵盖
本书设定了一个未来世界中的虚拟场景，用故事中冒险者们的闯关任务来阐述机器学习中的基本问题和概念。作者首先向读者介绍人工智能的发展历史和现代化应用的基本情况；紧接着介绍了分类算法、回归算法和聚类算法，主人公们用这些算法对物体进行分类和识别，并做趋势预测，主人公在探险过程中顺利通过密道，并成功找到正确的道路，这都得益于他们扎实的人工智能知识；紧接着，主人公们面临文字方面的任务，他们使用文本处理算法，完成了文本分类的任务，通过顺序文本处理这种可用于机器翻译、对话机器人等领域的技术填补了缺失的文字；在这之后，他们在前沿研究者Q教授的带领下，了解了一些机器学习的常规应用及人工智能的艺术化应用，并带领读者一起思考人工智能艺术化应用的未来发展。人物简介
智AI兄弟：智博士和AI侠
智博士：
领导，冷静有智慧，善于攻克难题。
AI侠：
通晓人工智能知识，但遇到疑难问题时需要智博士的帮助。学习能力强，善于融会贯通。
机器狗（阿尔法）：
身体内部装有计算机，可以运算，可以编程。好奇心强，爱学习。
Q教授：
研究所主任，负责A国前沿人工智能研究。知识渊博，紧追前沿技术。
引言 故事开始
2022年，A国开始大力发展人工智能行业，但是有几个关键问题尚未得到解决。从前几年开始，A国国内就盛传着一个传闻，说西南某地方有一个神秘莫测的峡谷，峡谷好像是外星人所建，里面设置着各种机关，进去的人都没能出来。
智博士对这个传闻嗤之以鼻，因为他感觉这就像个无聊的玩笑，但奇怪的是，AI侠已经毫无预兆地消失好多天了。作为好友，智博士打了无数电话询问情况，但是电话都是忙音。这时快递打来了电话，智博士想了想自己并没有网购任何东西。他疑惑地打开门，看到门外的快递员用帽檐遮住了眼睛，匆忙把快递递到博士手上就走了。智博士看着邮寄的地址皱了皱眉头，这个地址让他想起了峡谷的传说。
智博士打开快递，发现里面有封信。亲爱的智博士：
您好！
我是一个不存在的人，听说您在人工智能方面造诣颇深，因此特别邀请您参加一个项目，该项目的研究结果将直接影响我国未来的发展，不知道您对此是否有兴趣。若感兴趣，请按下盒子中的红色按钮，它会秘密通知总部派人来接您。当然，这个过程中您可能会与外界失联一段时间，但请放心，我们已经为您想好了合理的消失理由。A国人工智能技术开发小组
智博士迅速确认了信件内容的真实性，他没有任何犹豫，直接按下了红色按钮。他瞬间明白了好友失踪的缘由，但没有时间再细想下去，盒子里放出了一阵儿类似茉莉花的香味，伴随着这阵香味，他感觉自己的意识渐渐模糊。很快，家里的门锁有些响动，恍惚中仿佛有人走了进来，他们穿着统一的黑色服装，搀扶着智博士走上楼顶。他们一起登上了楼顶停着的直升飞机，之后似乎向西南方飞去。第1章消失的记忆——概览
以史为鉴，可以知兴替。人工智能经历了将近半个世纪的发展，已经取得了一系列令人惊喜的成绩。下面请跟随探险者的脚步，在回顾人工智能发展历史的过程中领略它的魅力吧！
智博士感到自己似乎被送到了一个实验室，很多人围绕着自己。他隐约听见一个男人的声音：“二号挑战者已就绪，请到挑战者峡谷准备挑战；其他挑战者已准备就绪，记忆消除程序进行中。”
他感觉自己的意识渐渐模糊，忽然间连那人说的话也记不得了，但他脑海里对于人工智能发展过程的记忆却越发清晰。他似乎产生了幻觉，这种感觉很奇妙，仿佛走进了时光隧道。
几年前，人工智能产业的发展获得了国家的大力支持，这使A国人民提前享受了人工智能带来的各种便利。而此时，智博士的记忆飞回了几年前，他看到自己正从床上醒来。1.1 现代化的一天
这天清晨，智博士听到了手机智能助手的闹钟声，他伸了个懒腰，起床了。闹钟智能助手按照当天的上班安排，根据家到公司的距离预估了一个合适的起床时间。
智博士点开手机，叫了一辆自动驾驶出租车接他上班，一路上，智博士听着自己喜欢的歌曲，看着手机上推送的“感兴趣”的新闻，舒服地伸了个懒腰，感叹科技的进步。在信息大爆炸的时代，如果不能根据个人喜好收到新闻推送，自己就会被淹没在信息的海洋里。
智博士到公司后，“刷脸”进入办公室，开始了一天的工作。智能助手已经帮他预定了会议室，安排好了行程，连要写的文章也被预先选好了风格并做好了排版。
智博士下班后回到家，发现智能扫地机器人已经将家里打扫得干干净净，智能厨具已经将饭做好，同时，语音助手献上了一曲动人的歌谣。
智博士感觉这像是自己生活的世界，但又感觉像是在梦里，这感觉有些奇怪。更奇怪的是自己的脑海中在不断闪现人工智能的历史，他的感觉有些不受控制，仿佛有人在强迫他回忆人工智能的历史。1.2 人工智能的由来
智博士的梦境似乎越来越深远，他仿佛在时间的长河中穿梭，眼前似乎有一卷人工智能的历史画卷正徐徐展开，他细细地品读了起来。
谷歌AlphaGo战胜世界围棋冠军李世石的新闻引起了大家对人工智能的新一轮关注，人工智能迎来了新的发展。一时间，人们的话题都围绕着人工智能展开。其实人工智能并不是新鲜事物，早在20世纪中叶，人工智能就诞生了，但回顾整个发展过程，它经历了几次高潮与低谷，接下来我们根据图1-1来了解人工智能的发展史。图1-1 人工智能的发展史
1950年，被称为“人工智能之父”的马文·明斯基与邓恩·埃德蒙一起创造了世界上第一台神经网络计算机；同年，被称为“计算机之父”的阿兰·图灵提出了一个影响计算机领域的伟大想法——图灵测试。图灵测试
图灵测试指测试者（一个人）与被测试者（一台机器）在被隔离的情况下，测试者通过一些设备（如键盘）向被测试者随意提问。多次测试后，如果有超过30%的回答使测试者无法判断被测试者是人还是机器，那么，被测试的机器就通过了测试，它就被认为具有人类智能的属性。达特茅斯会议
1956年，在达特茅斯学院召开的会议上，约翰·麦卡锡提出了“人工智能”的概念，这次会议标志着人工智能正式诞生。这一年，麦卡锡从达特茅斯搬到了麻省理工学院，明斯基也搬到了这里，之后两人共同创建了麻省理工学院的人工智能实验室，这是世界上第一个人工智能实验室。
人工智能的第一次高峰
这次会议之后的十年间，人工智能到达了第一个高峰。在这段时间里，计算机被广泛应用于数学和自然语言领域，用来解决代数、几何和英语问题，当时甚至有很多学者预言：“二十年内，机器将做到人能做到的一切。”
研究人工智能的初期，包括麻省理工学院、卡内基梅隆大学、斯坦福大学和爱丁堡大学在内的很多美国大学，受到研究成果和乐观精神的驱使，很快确立了人工智能研究项目，并成立实验室，这些研究获得了来自美国国防部高级研究计划署（ARPA）等政府机构提供的大批研发资金。
人工智能第一次低谷
时间来到了20世纪70年代，人工智能经历了一段痛苦而艰难的岁月。科研人员在人工智能的研究中对项目难度预估不足，这不仅导致与美国国防部高级研究计划署的合作失败，还让大家设想的人工智能美好前景蒙上了一层阴影。与此同时，社会舆论也慢慢开始给人工智能研究项目带去很多压力，致使很多研究经费被转移到其他项目上。
当时，人工智能主要面临三个方面的问题，第一是计算机性能不足，这导致很多算法无法完成计算和训练；第二是问题的复杂性，早期人工智能程序主要解决特定的问题，其操作比较简单，可一旦问题变得复杂，早期人工智能则无法应对；第三是数据量严重缺失，这是因为当时不可能找到足够大的数据库来支撑程序的深度学习，这使机器无法读取足够量的数据，从而影响智能化的进行。
在这些难题的困扰下，人工智能项目停滞不前，但这却让一些人有了可乘之机。1973年，莱特希尔针对英国人工智能研究状况的报告，批评人工智能在实现“宏伟目标”上的失败。由此，人工智能跌入了长达6年的科研深渊。
人工智能的崛起
1980年，卡内基梅隆大学为数字设备公司设计了一套名为XCON的“专家系统”。这是一种采用人工智能程序的系统，可以简单地理解为“知识库+推理机”的组合。也就是说，XCON是一套具有完整专业知识和经验的计算机智能系统。这时的人工智能主要以专家系统为主，能满足人们日常对特定问题和知识的解答（见图1-2）。图1-2 专家系统
处在两个高峰之间的人工智能
可怜的是，命运没有一直垂青人工智能。这个曾经轰动一时的人工智能系统仅仅维持了7年就宣告结束。1987年时，苹果和IBM公司生产的台式机的性能都超过了Symbolics等厂商生产的通用计算机。从此，专家系统风光不再。
时间到了20世纪80年代末，美国国防部先进研究项目局高层认为，人工智能并不是“下一个浪潮”，至此，人工智能再一次遭遇发展困局。
人工智能的今天
在人工智能近70年的发展历程中，科研技术人员不断突破阻碍，使我们能够看到今天的辉煌成果，比如在1997年，IBM的深蓝战胜国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫；2009年，洛桑理工学院发起的蓝脑计划已经成功模拟了部分鼠脑；以及2016年，备受关注的谷歌Alpha GO战胜韩国棋手李世石。
在不远的将来，相信人工智能产品会影响我们生活的各个方面，包括吃、穿、用、行等。接下来我们看看人工智能到底能帮我们做什么、解决什么样的问题。1.3 人工智能能做什么
看完了人工智能的历史画卷，智博士不禁疑惑，这么多学者研究人工智能这么多年，那么人工智能到底能做些什么呢？这时，一个电子显示屏出现在智博士面前，屏幕上不断演示着人工智能在各种不同场景中的应用。
人工智能的技术和产品一般可以对输入的信息进行加工，之后给予反馈。很多人工智能能完成图1-3所示的任务：提供一些输入数据（A），迅速得出简单的反馈（B）。图1-3 人工智能算法的输入与输出人工智能可以完成所有重复性的工作
如图1-4所示，我们一般会让计算机根据已有的数据训练一个分类器。使用时，输入小狗的特征（耳朵、体重等），或者直接输入一张图片，训练好的分类器就能够识别出小狗。图1-4 小狗分类器
有时候我们希望通过人工智能预测网页点击率、价格等信息，这些信息和类别有个特点就是数值是连续的，例如长度、时间、质量、OD值、血压值等，这些数值通常是非整数，我们一般称这类预测连续型数据的问题为回归问题。
如图1-5所示，回归器能帮助一些互联网公司预测每个用户对某个商品的点击率，点击率越高意味着用户越有可能购买相应的商品，这样，网站就可以将相应的商品推送在用户要访问的网站页面上。图1-5 商品点击率预测
这种从A得到B的技术将使许多行业产生巨大变革。这种技术又被称作监督式学习，它能完成多种多样的任务，比如表1-1中的例子。表1-1 监督式学习可以完成的任务
我们也可以通过人工智能中的聚类，将相似的物体放到一起，一般我们把分好的一堆物体称为一个簇。以图1-6中的小星星为例，图中左侧蓝色和绿色的小星星本来是混合在一起的，经过聚类的算法之后，系统会将蓝色的星星放到一个簇里，绿色的放到一个簇里，这种聚类可称之为无监督学习。图1-6 聚类算法1.4 人工智能的应用
随着人工智能的发展，许多令人眼花缭乱的机器学习应用逐步涌现出来。正因为机器学习提供了多种工具，它们可以利用数据来解决简单规则难以解决的问题，因此机器学习被广泛应用在搜索引擎、无人驾驶、机器翻译、医疗诊断、垃圾邮件过滤、玩游戏、人脸识别、数据匹配、信用评级和给图片加滤镜等任务中。虽然应用场景多种多样，但他们有共同的模式可以被机器学习模型解决。
人工智能+教育
人工智能能够实现智能机器人阅卷改卷、背诵、在线口语评测等功能。人工智能可以输入某人的个人信息，例如平时的考试成绩，最近的学习状况等，来进行考分预测。图1-7显示了人工智能在教学中的具体应用。图1-7 人工智能与教育
人工智能+医疗
越来越多的科研机构和公司在人工智能和医疗结合的领域投入重金和研发人员。他们将图像识别、大数据处理、深度学习等人工智能领先技术与医学跨界融合研发，通过分析基因，医学影像，诊断文本等数据，辅助医生进行疾病筛查和诊断。将来人工智能可能以医生的身份出现
一些IT和互联网公司纷纷推出相应的产品，例如，IBM Watson将人工智能应用到以肿瘤为重心的研究领域，包括慢病管理、精准医疗、体外检测等九大医疗领域；谷歌旗下的DeepMind将用人工智能研发医院支持系统，例如提供床位需求管理软件、财务控制产品，以及面向初级医生的消息服务和任务管理工具；百度医疗大脑可以模拟医生问诊流程，与用户进行多轮交流，反复验证用户的症状后，给出相应的建议。
人工智能+无人驾驶
未来，越来越多的汽车将使用无人驾驶技术，开车将不需要司机，汽车能自动识别行人、车辆、障碍物，并控制方向盘的转向角度和速度。
人工智能+零售
人工智能创业公司针对电商领域实现的功能主要有客服、实时定价促销、搜索、销售预测、补货预测等，还可以智能推送你喜爱的商品信息并使用机械手臂机器人自动完成工作。当我们打开电商软件，映入眼帘的都是我们感兴趣的商品，这些是人工智能根据我们的历史访问和购买情况推荐的。
人工智能+个人助理
手机智能个人助理如苹果Siri、微软小娜等，可以帮助用户做很多事情：预定会议，安排行程，预估上下班时间等。
深度学习+语音
人工智能在语音识别上也有着非常广泛的应用。语音识别软件可以将用户说的语音转换为文字。
人工智能+计算机视觉
我们可以看到人工智能技术在以下场景中的应用。
●互联网领域：核身平台，直播美颜等。
●安防领域：机场安检，车牌定位，目标追踪等。
●日常生活：门禁系统，人脸识别，表情识别等。
如图1-8所示，在安防领域，人工智能经过人脸检测、关键点定位、人脸对齐、人脸特征提取比对与认证等过程，通过人脸识别实现身份验证。图1-8 人脸识别核身系统
人工智能+自然语言处理
我们一般把人工智能对文本的分析和处理称为自然语言处理，我们常见的一些产品，都是自然语言处理在不同领域的应用，比如机器翻译、问答系统、聊天机器人、情感分析等。
如图1-9所示，用户可以尝试与微软小冰进行对话，小冰的系统正体现了人工智能中深度学习技术的运用。图1-9 对话机器人微软小冰
人工智能+安防
人工智能可以应用在安检仪、人脸识别核身、车牌检测、目标检测等场景。
在用深度学习技术进行图像检测和识别时，无需人为设定具体特征，只需要足够多的图来进行训练，通过逐层迭代获得较好的结果。1.5 人工智能、机器学习与深度学习
此时，智博士对人工智能还是似懂非懂，但是爱较真的他脑子里仿佛充斥着各种概念，他想梳理清这些概念，于是他拿起手机，开始在搜索引擎中查询信息，来解答自己对于各个概念的疑问以及它们之间的关系。
人工智能的浪潮正在席卷全球，很多专业词汇常萦绕在我们耳边，比如人工智能、机器学习（Machine Learning）、深度学习（Deep Learning）。人工智能中有一种叫作机器学习的技术，其中包
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]